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TD-LTE关键技术与网络规划策略

  【摘要】:OFDM和MIMO是TD-LTE运用的关键技术,与传统的2G/3G相比较,其在物理层空口传输上有着本质的改变,所以TD-LTE的网络规划策略也与其有着较大的区别。本文主要从TD-LTE的业务背景入手,重点对TD-LTE三项关键技术进行了分析阐述,并有针对性的提出了TD-LTE网络规划策略,希望给行业相关人士一定的参考和借鉴。

  【关键词】:TD-LTE;关键技术;网络;规划

  1.引言

  TD-LTE又称为分时长期演进,一方面对TD-SCDMA的兼容性和相关的技术特性予以充分的保留,另一方面又增强和改进了TD-SCDMA技术,尤其是关键的物理层接入技术,因此TD-SCDMA高度对TD-LTE的网络规划产生直接的影响。

  2.TD-LTE业务发展的背景

  最近几年以来,移动数据业务出现井喷式增长,离不开3G网络的规模化应用。当前,各大运营商进行业务发展的主要内容就是移动数据业务,其兴起和蓬勃发展还带来了新的运用方式和广阔的市场前景。而导致3G业务承载压力和网络容量大大提升的主要原因就是移动视频、移动互联网以及大容量文件传输等高带宽业务的实现。具体来说,当前用户对移动业务主要有下面几个方面的新需求:

  2.1满足移动互联网业务发展的需要

  虽然话音通信依然是2G/3G网络的主要业务,并兼于支持高速移动网络。然而随着互联网和移动网络不断的进行融合,移动互联网上被移植了许多互联网业务,且其具有随时随地接入的优势,被人们广泛应用。因此,有效提升移动数据的传输速率将成为为各大运营商亟待解决的重要问题之一。

  2.2满足视频类业务的需要

  作为3G网络的主要业务特征之一,移动视频在未来的数据业务中将会有着更大的发展空间,其能够占据网络总流量的三成,跃居第二。因视频类业务对带宽有着非常高的要求,而当前3G网络尚无法完全满足其对带宽的这一高要求,因此为了给视频业务提供更多的支持,有效提高网络带宽以及数据的传输速率成为各大运营商重点关注的问题。

  2.3交互性业务需求

  就当前而言,在各类移动增值业务中,休闲娱乐类业务显然成为交互性业务的重要组成部分,然而因受到传输速率的限制,导致移动办公等业务无法得到有效的推广。随着网络技术以及业务层面的进一步发展,只有大力提高网络速率,才能对移动办公、大容量的文件传输、与生活紧密相连的移动支付、导航、医疗等业务的开展提供强有力的技术支撑。

  2.4物联网发展

  众所周知,物联网能够有效实现物与物以及人与物之间的通信,使得信息成为社会发展的重要因素,因此物联网也被看作信息社会的第三次大变革,其主要是其互联网为前提,对无线数据通信以及RFID技术进行了科学应用,给网络的发展及应用提出了更高的要求,进一步促进了新生代宽带无线接入技术的发展和广泛应用。随着无线宽带接入技术的迅猛发展给移动通信技术带来了新的挑战与机遇,为了能够在激烈的市场竞争中赢得一席之地,3G PPR8相继推出了以OFDM接入为核心的技术,并用来支持20MHz系统带宽以及LTE技术。具体说来,LTE技术具有以下几点需求目标:进一步提高了小区边缘数据的传输速率;较高的频谱利用率以及数据传输率;无线接入网络延时不超过10ms;支持不同系统的系统工作、可变带宽以及增强的IMS和核心网;有效降低CAPEX和OPEX以及R6UTRA空口和网络架构演进的造价;终端和系统具有科学的造价和功耗;可支持多种业务类型尤其是VoIP等。

  3.TD-LTE三项关键技术

  3.1 OFDM技术

  OFDM技术又称为正交频分复用技术,是TD-LTE与TD-SCDMA相区别的最为关键的技术,TD-LTE在上行性链路具有不同特征的基础上,采用了基于OFDM的二种不同的多址技术。在上行,因其终端发射功率受到一定的限制,其多采用SC-FDMA多址技术,对于下行则多采用频谱效率较高的OFDMA多址技术,也就是正交频分多址技术。此外,根据OFDM可将其划分为不同的多个子载波,并在子载波的基础上对频率资源进行相应的分配,以此来对不同内容的信息加以承载。具体而言,15kHz的子载波带宽是TD-LTE应用的主要形式,并根据子载波数目的差异,分别可对1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15和20MHz等多种系统带宽给予一定的支持。与CDMA(TD-SCDMA运用的技术)访问技术相比,TD-LTE的OFDM主要有下面几个特征:

  第一,较高的频谱利用率。以信道相互正交的方式,OFDM技术能够促使各子信道相互重叠,进一步提升了频谱的利用效率。

  第二,TD-LTE系统能够达到最优比特率离不开动态子信道分配技术的有效发展及应用。依据信息论中的“注水定理”,OFDM技术将对各自信道的信息进行逐一分配,即低劣信道无法承载业务,较差的子信道承载业务较少、优秀的子信道承载业务较多的原则。

  除此之外,应用OFDM技术,TD-LTE还具有抗多径衰落较强、带宽扩展性更好、超高速调度更容易等技术上的优势。

  3.2 MIMO技术

  MIMO技术又被称为多输入多输出,如果在其无线通信系统收发的两旁能够相应配置多个天线,那么在不增加带宽的情况下,即可大大提升频谱利用效率以及通信系统的容量。依据天线部署情况以及实际应用不同,TD-LTE可运用不同的MIMO实现方案,比如空间复用、发射分集以及波束赋形等方式,从而使其能够在不同的自然环境中都能够达到性能上最优值。就目前而言,LTE R10版本最多可以实现发送八副天线,其空间最大可复用八个数据流并可将其同时予以传送。此外,在上行中运用MIMO技术,最多可以支持四副天线的发送,其空间最大能够复用四个数据流。

  3.3超高速调度技术

  在TD-LTE中,PRB也就是物理资源块概念是由十二个连续的子载波构成的,占用一个时隙,并在这个前提下实现快速调度,从而使得资源得以有效利用。在TD-LTE中,1ms是进行数据处理的基本时间单位,也就是一个子帧的时间长度。在对数据进行传输时,需要将上行、下行频域的物理资源组成有效的PRB,并依据信道改变的具体情况,予以快速调度,使得用户能够分到最优质的物理资源。此外,还可有效利用AMC即自适应编码调制技术实现物理资源的合理选择和最佳利用。这样一来,整个系统内的资源都可以有效的实现优化和配置,从而大大提升了整个系统的性能。

  4.TD-LTE网络规划与应用

  4.1 TD-LTE覆盖范围研究

  资料表明,在对TD-LTE网络结构及关键技术进行研究的基础上,并通过为对应网络参数进行调整,可以有效实现两种制式的基站覆盖半径的实地测试。数据显示因其编码、调试等无线技术以及路径损耗、频段等存在一定的差异使得TD-LTE覆盖半径要比TD-SCDMA明显要小很多。具体来说,如果635m是进行TD-SCDMA实测的室外覆盖半径,那么对TD-LTE进行实测的室外覆盖半径只有433m。就室内覆盖来说,如果8-12m为TD-SCDMA相对应的覆盖半径,那么TD-LTE的覆盖半径只有6-10m。

  4.2 TD-LTE网络规划的具体应用

  依据上文对TD-LTE覆盖能力实测的研究结果可以看出,要想使得TD-SCDMA能够达GSM的覆盖效果,估计需要2G宏基站数量的1.5倍,而对于TD-LTE来说则需要2G宏基站数量的两倍左右。就当前而言,针对TD-SCDMA的覆盖规划,其建筑密集的城区的业务半径为310m,而TD-LTE基本可以覆盖整个TD-SCDMA的基站。具体来说TD-LTE的网络规划主要体现在以下几点:为了实现对现有资源的最大利用率,着力提升现有基站对物力资源的利用率,在建筑物以及用户较为密集的城区,TD-SCDMA和TD-LTE选择基站的地址时都可以运用共站方式,在市区,TD-LTE平均覆盖范围为350-420m;在农村或者用户稀疏地段,则可通过TD-SCDMA实现网络规划的有效不是,大大提升TD-LTE的覆盖半径。

  5.结语

  总而言之,TD-LTE作为准4G技术,其将高速率、大容量的数据传输作为重要目标,网络结构以及关键技术与2G/3G相比都有着较大的改变。就目前而言,尤其是在2G/3G将会长期共存的情势下,混合组网成为满足不同业务需求的理想策略,LTE在高速率数据业务上对2G/3G网络进行了有效的补充。随着经济及科技的不断发展,LTE网络的规划策略也将会进一步的细化。

  【参考文献】:

  [1]高旭东.中国移动TD-LTE发展战略思考[J].移动通信.2012(07)

  [2]傅海,黄旭阳,林栋.TD-LTE智能天线小型化应用研究[J].电信工程技术与标准化.2012(07)

  [3]魏克军,徐霞艳.基于TD-LTE系统的自适应调度技术研究[J].电信网技术.2011(07)


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